塑模商標(biāo)圖案智能三維雕刻系統(tǒng)
摘 要設(shè)計(jì)一套由三菱Q系列PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、變頻器等組成的智能三維雕刻系統(tǒng)。針對(duì)產(chǎn)品塑模包裝上的商標(biāo)或圖案進(jìn)行按需定制及雕刻，可進(jìn)行自動(dòng)操作模式或手動(dòng)操作模式并采用最優(yōu)路徑雕出用戶需要的圖案，滿足不同用戶的需求。并利用紅外感應(yīng)模塊識(shí)別貨品到位信號(hào)，設(shè)計(jì)推送機(jī)構(gòu)，進(jìn)行快速出入貨，提高工作效率，形成智能雕刻過(guò)程。
關(guān)鍵詞三菱Q系列PLC;最優(yōu)路徑;智能;三維雕刻
1 引言
在傳統(tǒng)商標(biāo)制作過(guò)程中一般貼紙形式商標(biāo)儲(chǔ)存環(huán)境要求高、商標(biāo)易受損傷，而在手工雕刻商標(biāo)中又存在合格率低、效率低、產(chǎn)量低和需要大量勞動(dòng)力等問(wèn)題。這些問(wèn)題都會(huì)使制作過(guò)程乃至制作結(jié)果不盡人意，大量浪費(fèi)人力物力，從而造成資源的浪費(fèi)。針對(duì)以上傳統(tǒng)商標(biāo)制作過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出了由三菱Q系列PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、變頻器等組成的塑模商標(biāo)圖案智能三維雕刻系統(tǒng)。
針對(duì)產(chǎn)品塑模包裝上的商標(biāo)或圖案進(jìn)行按需定制及雕刻，可進(jìn)行自動(dòng)操作模式或手動(dòng)操作模式并采用最優(yōu)路徑雕出用戶需要的圖案，滿足不同用戶的需求。并利用紅外感應(yīng)模塊識(shí)別貨品到位信號(hào)、設(shè)計(jì)推送機(jī)構(gòu)、進(jìn)行快速出入貨、提高工作效率、形成智能雕刻過(guò)程。
2 設(shè)計(jì)目標(biāo)
針對(duì)傳統(tǒng)商標(biāo)制作過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了逐一的分析、解決。首先，雕刻機(jī)的工作效率很高。任何機(jī)械只要有足夠的動(dòng)力，就可以不停的工作。消除了人工雕刻對(duì)體力和腦力的耗費(fèi)。
此外，雕刻機(jī)采取流水線作業(yè)，較之人工雕刻，工作效率高是本雕刻系統(tǒng)的一大優(yōu)點(diǎn)。其次，雕刻機(jī)對(duì)操作人員的技術(shù)要求低。眾所周知雕刻本身也是一項(xiàng)技術(shù)，人工雕刻需要雕刻者熟練掌握雕刻技術(shù)，但是雕刻機(jī)通過(guò)對(duì)程序的設(shè)置，簡(jiǎn)化了對(duì)工人的技術(shù)要求。只要它們懂得一點(diǎn)機(jī)械操作技術(shù)即可。再次，雕刻機(jī)能夠產(chǎn)出質(zhì)量更高的產(chǎn)品。技術(shù)程度再熟練的雕刻技術(shù)人員也可能會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，然而雕刻機(jī)可以最大限度地降低誤差，使得雕刻出來(lái)的產(chǎn)品更加精確。也就是說(shuō)該系統(tǒng)雕刻的產(chǎn)品是高精度的，這一點(diǎn)幾乎是人工雕刻所無(wú)法比擬的。
另外，本系統(tǒng)會(huì)在很大程度上提高雕刻精度及產(chǎn)品精美度，合格率高，并解決一般貼紙形式商標(biāo)儲(chǔ)存環(huán)境要求高，易損傷商標(biāo)的問(wèn)題。
3 系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)
在PLC逐漸普及的今天，將PLC應(yīng)用于智能雕刻上，提高控制的靈活性和便捷性，為各行業(yè)商標(biāo)制作提供了便利。
3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
(1)PLC的CPU模塊選型：選用Q02HCPU來(lái)進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的控制。Q02HCPU是高性能型CPU，在本系統(tǒng)中起到整體邏輯控制與通訊功能。
(2)I/O輸入輸出模塊選型：選用1個(gè)輸入模塊QX41與1個(gè)輸出模塊QY41P作為系統(tǒng)與外部I/0設(shè)備通訊的接口。輸入模塊連接啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、復(fù)位按鈕、限位開關(guān)、手動(dòng)自動(dòng)切換按鈕、正反轉(zhuǎn)切換按鈕、XYZ軸選擇按鈕和傳感器，輸出模塊連接繼電器等。
(3)智能模塊選型：選用1個(gè)QD75P4N來(lái)控制三個(gè)伺服系統(tǒng)運(yùn)行�？刂圃砣鐖D1、圖2(QD75P4N模塊三軸接線)所示。
(4)人機(jī)界面選型：選用GOTSIMPLE系列的GS2110-WTBD作為整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控顯示窗口。
(5)電氣布局圖(控制面板各電器的安裝位置如圖3，圖4所示)。
(6)Q系列PLC、24/5V直流電源原理圖：系統(tǒng)電源的二相電和接地經(jīng)過(guò)端子分別與Q系列PLC、24/5V直流電源，另外，引出L、N兩條線與電源相連，分交流接觸器做控制電路，中間繼電器做輸出隔離和控制輸出元件，直流電源為傳感器、等提供電源。電氣原理圖如圖5所示：
3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
(1)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中所用到的軟件，如表1所示。
(2)按自頂向下的順序編寫程序，模塊化設(shè)計(jì)各功能塊。編程流程如圖6所示：
4 人機(jī)界面設(shè)計(jì)
在本套智能控制系統(tǒng)中，觸摸屏的人性化界面，讓控制更加方便�？梢灾庇^地看到系統(tǒng)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，并輕松寫入設(shè)置數(shù)據(jù)和下達(dá)控制指令。它包主界面、參數(shù)設(shè)置界面和控制界面和監(jiān)控界面。系統(tǒng)的開機(jī)界面，操作界面如圖7，圖8所示。
觸摸屏操作步驟如下：
(1)系統(tǒng)調(diào)試前先將觸摸屏程序?qū)氲接|摸屏中，以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié);
(2)進(jìn)入開機(jī)畫面，觸碰畫面的任意地方進(jìn)入系統(tǒng)主界面;
(3)在系統(tǒng)主界面中，按下相應(yīng)的設(shè)置菜單和按鈕，進(jìn)行調(diào)試工作。
5 結(jié)論
本文以三菱Q系列PLC為控制核心，以三菱GS系列觸摸屏為監(jiān)控設(shè)備，及相關(guān)器件組成了一套塑模商標(biāo)圖案智能三維雕刻系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)PLC控制伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，使橫、縱及深度三維定位達(dá)到精準(zhǔn)，運(yùn)行平穩(wěn)，并可以轉(zhuǎn)換運(yùn)行速率，大大提高了效率，節(jié)省了大量的人力，使雕刻的圖案更加精美。圖案可通過(guò)根據(jù)廠家需要雕刻出不同的深度，達(dá)到立體雕刻的效果，讓圖案更加美觀，體現(xiàn)出圖案的層次感。系統(tǒng)可選取多種圖案進(jìn)行雕刻，且通過(guò)多次調(diào)用PLC內(nèi)的子程序，多次重復(fù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)圖案多樣化、復(fù)雜化，并能夠量化生產(chǎn)，適應(yīng)于工業(yè)生產(chǎn)。
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